کشف رمزهای میدان مغناطیسی در جو خورشید

تلسکوپ خورشیدی دنیل کی. اینویه (Daniel K. Inouye) به ارائه نقشه‌ای از میدان‌های مغناطیسی که در تاج خورشید، منطقه‌ای گرم و پرحرارت در ستاره ما، قرار دارد، پرداخته است.

این داده‌ها برای فهم فوران‌های خورشیدی، لکه‌های خورشیدی و شراره‌های خورشیدی، و همچنین برای حل معمای جالبی که اشاره به داغ‌تر بودن جو خورشید نسبت به سطح آن در ناحیه‌ای به نام فوتوسفر (photosphere) دارد، بسیار حیاتی است.

تام چاد (Tom Schad)، ستاره‌شناس مرکز رصد ملی خورشیدی بنیاد ملی علوم آمریکا (NSO) اظهار می‌دارد: توانمندی تلسکوپ اینویه در ترسیم میدان‌های مغناطیسی تاج خورشید، نشان‌دهنده طراحی و قابلیت‌های نوآورانه این رصدخانه خاص است. این پیشرفت امیدوارکننده، درک ما از جو خورشیدی و تأثیر آن بر روی منظومه شمسی را به نحو چشمگیری بهبود می بخشد.

سطح خورشید محل فعالیت‌های پرجنب‌وجوش و درخشان است و رویدادهای با انرژی بالا به طور مداوم در آن در حال شکل‌گیری هستند. ما غالباً می‌توانیم آثار این فعالیت‌ها را که شامل شراره‌ها و پرتاب‌های جرم تاجی هستند، مشاهده کنیم؛ این موارد میلیاردها تن ذرات خورشیدی را به فضا پرتاب می‌کند. اما درک جزئیات روندهایی که این رویدادها را به وجود می‌آورند، در مقیاس کوچک بسیار چالش‌برانگیز است.

میدان‌های مغناطیسی نقش اساسی در فوران‌های خورشیدی ایفا می‌کنند. خطوط میدان مغناطیسی به طور پیوسته در حال چرخش، گره زدن، کشیدگی، شکستن و اتصال مجدد هستند. لکه‌های خورشیدی مناطقی در فوتوسفر هستند که در آنجا میدان‌های مغناطیسی به شکل خاصی قوی بوده و در زمانیکه خطوط میدان باز می‌شوند و دوباره به هم می‌پیوندند، این فرایند انرژی و حرارت قدرتمندی را آزاد می‌کند که می‌تواند مدار مواد خورشیدی را تحت تاثیر قرار دهد.

هر چند ما معمولاً دید خاصی به تاج خورشید نداریم، اما در زمان یک خورشید گرفتگی، زمانی که ماه جلوی خورشید را می‌پوشاند، می‌توانیم جریان‌ها و دیگر پدیده‌های تاج خورشید را با دقت و جزئیات بسیار بیشتری مشاهده کنیم.

طراحی برخی از ابزارهای رصدی از چنین پدیده‌هایی الهام گرفته شده است، از جمله دستگاهی به نام تاج‌نگار که وظیفه مسدود کردن نور خورشید را دارد تا بتوانیم تاج خورشید را به وضوح بپیماییم.

تلسکوپ اینویه یکی از این ابزارها است. این ویژگی‌ها به همراه وضوح بالای آن، این تلسکوپ را به ابزاری قوی برای مطالعه فرآیندهایی در جو خورشید که به سادگی قابل مشاهده نیستند، تبدیل کرده است.

این تلسکوپ با استفاده از طیف‌سنج قطب فروسرخ نزدیک برودتی خود برای تصویرسازی میدان‌های مغناطیسی در تاج خورشیدی، از پدیده‌ای به نام «اثر زیمان» (Zeeman effect) بهره جسته است. اثر زیمان به حالتی اطلاق می‌شود که نور در یک خط مشخص در طیف، تحت تأثیر میدان مغناطیسی، به چندین خط تفکیک می‌شود. دانشمندان پیش از این تلاش‌هایی برای مشاهده اثر زیمان در خورشید انجام داده بودند، اما با موفقیت‌های محدودی روبرو بودند.

چاد و تیم او با استفاده از تلسکوپ اینویه نشانگرهای روشنی از اثر زیمان در خط طیفی ناشی از اتم‌های آهن در تاج خورشید را شناسایی کرده‌اند. به علاوه، آنان توانستند قطبش را رصد کنند که نمایی بی‌سابقه از میدان مغناطیسی تاج خورشید را به نمایش می‌گذارد.

محققان اعلام کردند که این تازه آغاز کار بوده و مشاهدات و تحلیل‌های آینده، درک ما از فیزیک جو خورشید و در نتیجه، از آب و هوای فضایی ناشی از فوران‌های شدت‌یابنده‌ای که می‌توانند در مریخ و مناطق دیگر قابل احساس باشند، ارتقا خواهد بخشید.

کریستوف کلر (Christoph Keller)، اخترشناس و مدیر NSO که در این تحقیق دخالت نداشته است، بیان کرد: نقشه‌برداری از قدرت میدان مغناطیسی در تاج خورشید یک پیشرفت علمی کلیدی است که نه تنها برای تحقیقات خورشیدی، بلکه برای علم اخترشناسی به طور کلی نیز سودمند خواهد بود.

او اضافه کرد: این آغاز یک عصر جدید است که ما پی خواهیم برد چگونه میدان مغناطیسی ستاره‌ها بر سیارات، هم در منظومه شمسی ما و هم در هزاران منظومه دیگر که اکنون به آن‌ها آشنا هستیم، تأثیر می‌گذارد.